книги из ГПНТБ / Башта, Т. М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем учебник

Диаметр плунжера (поршня)

= 1

Выбрав по соображениям прочности толщину а стенки между цилиндрами блока (см. рис. 74, в) а = 0,2d, находим приближенно диаметр Dg окружности цилиндрового блока, на которой расположены оси цилиндров

£>б = 0,4dz = 0,4• 15-9 = 52 мм.

находим угол у наклона диска, при котором будет обеспечен при данных пара­ метрах требуемый рабочий объем насоса:

Приняв зпачение механического к. п. д. равным т]мех = 0,9, находим при­ водную мощность

N 44 4

*пр= д^Г = -о 1 Г ~ 50л- с' (36'8кВт>-

270

§63. Сдвоенные насосы

Вряде случаев применяются сдвоенные аксиально-поршне- Еые гидромашины (насосы и гидромоторы), представляющие кон­ структивно объединение двух машин в общем корпусе. Примене­ нием их представляется возможность повысить подачу (мощность) без существенного увеличения габаритов; кроме того, упрощается

обеспечение жесткости конструкции и устраняется надобность в упорном подшипнике, который воспринимает осевые усилия, действующие на наклонный диск.

Типовая конструкция сдвоенного гидромотора приведена на рис. 91, а. Гидромотор состоит из общих корпуса 5 и статорного кольца 4, а также цилиндрового блока 3, посаженного на вал 7. Поршни 2 и 6 с грибовидными головками опираются на соответ­ ствующий наклонный диск 1 или 8. Распределение жидкости (пи­ тание цилиндров и отвод жидкости из них) происходит через индивидуальные для каждой пары цилиндров каналы Ь, соеди­ ненные с камерами а и с всасывания и нагнетания. Цилиндровый блок 3 размещен на подшипниках качения, благодаря чему устра­ нен непосредственный контакт трущихся поверхностей распреде­ лительной пары. Диски 1 и 8 наклонены в противоположные один к другому стороны, ввиду чего подача каждой пары поршней 2 и 6 обоих цилиндровых блоков машины происходит одновременно (совпадает по фазе).

271

ГЛАВА VII

ПЛАСТИНЧАТЫ Е ГИДРОМАШИНЫ

Роторно-пластинчатый насос и гидромотор по форме вытесни­ телей и по способу замыкания вытесняемого объема относятся к группе машин, в которых вытеснители выполнены в виде пластин (шиберов), помещенных в радиальных прорезях вращающегося ротора, а вытесняемые объемы замыкаются между двумя сосед­ ними вытеснителями и поверхностями статора и ротора. Следо­ вательно, пластинчатая (шиберная) гидромашина (гидромотор или насос) это — роторная гидромашина с подвижными элементами в виде ротора, совершающего вращательное движение, и пластин (шиберов), совершающих вращательное и возвратно-поступатель­ ное или возвратно-поворотное движения.

Эти машины, получившие в практике так же название лопаст­ ных, являются наиболее простыми из существующих типов и обладают при всех прочих равных условиях большим объемом рабочих камер.

§ 64. Пластинчатые насосы одинарного действия

42. Двухпластинчатый насос

Наиболее простым насосом пластинчатого типа является на­ сос с двумя пластинами 3 и 5, подвижно монтируемыми в общем сквозном радиальном пазу ротора 7 (рис. 92, а). Эти пластины, которые по существу являются одной пластиной, образуют с по­ верхностями ротора 7 и смещенного относительно него на вели­ чину е статора 1 с осью 0 2 две серпообразные камеры (полости)

а и Ь.

При повороте ротора 7 относительно оси Ot в направлении, указанном стрелкой, объем камеры а насоса (отмечено точечной штриховкой), соединенной с всасывающей полостью 6, увели­ чивается, а камеры Ь, соединенной с нагнетательной полостью 4, уменьшается, в соответствии с чем происходит всасывание (че­ рез канал 5) и нагнетание (через канал 4) жидкости. Поскольку ротор 7 имеет плотный контакт с нижней частью статора 1, одна

Рис. 92 . П ринципиальная (а) и расчетная (б) схемы двухпластинчатого

насоса

из пластин 3 или 5 в любом положении ротора 7 отделяет всасы­ вающую полость 6 от нагнетательной 4. Для возможности радиаль­ ного перемещения пластин и обеспечения плотного контакта со статором, пластины распираются пружиной 2, поджимаясь к ста­ тору 1.

43. Расчетная подача двухпластинчатого насоса

Расчетная схема этого насоса представлена на рис. 92, б. Подача каждой пластиной за один оборот определится площадью, отмеченной точечной штриховкой, значение которой, определяем из геометрических соотношений. Из рис. 92, б следует, что эта

будет

s = J L ( R * - r2 — e2) + 2Re,

где R и г — радиусы статора и ротора;

е— эксцентриситет.

Всоответствии с этим средняя расчетная подача насоса с уче­ том, что за каждый оборот вытеснится два объема, соответствую­ щих этой площади, будет

274

С учетом объема пластин, равного q' = 4Bebn, подача опре­ делится как

двухпластинчатом насосе значительно изменяется по углу пово­ рота вала, переменной по углу поворота ротора является также и подача. Наличие пульсации подачи является одним из факторов, ограничивающих возможность широкого применения насосов этой схемы. Кроме того, такой насос пригоден для работы при неболь­ ших давлениях, ввиду чего он применяется для вспомогательных целей (подача смазки и др.).

44. Многопластинчатые насосы

Для снижения пульсации подачи применяют насосы с несколь­ кими пластинами. На рис. 93 приведена схема одного из таких насосов, применяющихся в системах подпитки основных насосов и в системах смазки. Насос состоит из вращающегося ротора 2,

двумя соседними пластинами (шиберами) и поверхностями ротора

левую сторону вертикальной оси, будет увеличиваться, в резуль­ тате жидкость будет засасываться в нее из всасывающего окна а.

Важным фактором является надежное (герметичное) разде­ ление окон (полостей) всасывания а и нагнетания Ь, которое осу­ ществляется пластинами при проходе ими перевальной (разде­ лительной) перемычки между этими окнами. Для этого окна располагают по обе стороны нейтральной (вертикальной) оси на таком расстоянии, чтобы при любом положении ротора между ними находилось не менее одной пластины.

Для повышения герметичности пластины 5 некоторых насосов снабжают свободно посаженным уплотнительным элементом 6, кривизна внешней поверхности которого соответствует кривизне

статорного кольца.

В этих насосах обычно применяют положительное перекрытие, при котором рабочая камера (на рис. 94 отмечена точечной штри­ ховкой) в ее среднем положении размещается на перевальной (разделительной) перемычке, будучи отсеченной (изолирован­ ной) как от полости всасывания а, так и от полости нагнетания Ь. Для избежания компрессии жидкости в рабочей камере при про­ ходе ее через перевальную перемычку, обусловленной измене­ нием при этом замкнутого объема камеры, и для уменьшения не­ равномерности подачи это перекрытие камеры перемычкой (предышение размера перемычки над раствором концов пластин) волжно быть возможно малым, однако таким, чтобы было обеспе­ чено разделение полостей всасывания и нагнетания. Полное устра­ нение компрессии достигается при условии равенства угла (5 между двумя смежными пластинами (см. рис. 93) углу а между окнами всасывания и нагнетания (а = Р). Подобное условие соот­ ветствует так называемому нулевому перекрытию.

Плотность контакта пластин со статором обеспечивается при помощи пружин и прочих механических средств, или давлением

276

жидкости. В насосе, схема которого представлена на рис. 93, жидкость под давлением подводится через осевое к и радиальные сверления в прорези ротора под пластины.

Подобные насосы обычно имеют 6—12 пластин. При увели­ чении числа пластин уменьшается действующая на них танген­ циальная нагрузка и повышается равномерность потока нагне­ таемой жидкости.

Применяются также иные схемы распределения жидкости. На рис. 95 изображена схема с цапфовым распределением. На­ порное а и всасывающее b окна размещены в неподвижной цапфе (см. также рис. 29). С рабочими камерами (клетями) эти окна сое­ динены радиальными отверстиями d в роторе /. Ротор в этой схеме соединяется с валом при помощи торцового соединения. Изме­ нение подачи осуществляется путем перемещения внешнего бара­ бана (статора) с.

45. Расчетная подача многопластинчатого насоса

Рабочий объем q (расчетная подача за один оборот) насоса равен объему, описываемому рабочей частью пластины высотой h = 2е, имеющей контакт с левой разделительной перемычкой а за один оборот (рис. 96, а\ условно показаны лишь две пластины; кроме того, рабочая высота правой пластины принята равной нулю).

Из приведенной расчетной схемы (см. также рис. 94) следует, что рабочая высота h пластины изменяется при прохождении ею перевальной перемычки, причем в нейтральном положении (при расположении на оси симметрии) она будет максимальной, рав­ ной h = 2е, где е — эксцентриситет насоса.

Допуская, что толщина пластины равна нулю и рабочая вы­ сота ее при повороте ротора на угол а, в пределах которого пла­ стина будет находиться в контакте с левой перемычкой а статора,

277

В общем случае выражение для расчета подачи можно полу­ чить исходя из элементарного объема dq, вытесняемого при пово­ роте ротора на угол dcp:

dq = hbRdy.

Средняя подача насоса [см. также уравнение (94) ] будет

Q.r = qn — ^neRbn = 2яDenb.

Рис. 96. Расчетные схемы пластинчатого насоса

Геометрическая подача пластинчатого насоса (машины) может быть также определена из условия равенства подведенной к нему механической энергии и энергии, отданной рабочей жидкости за время dt:

278

Подставив значение М из выражения (96) в формулу (95)

С учетом толщины s пластин, жидкости будет вытесняться меньше на величину объема, занимаемого пластинами; в резуль­ тате средняя подача будет [см. вы­ ражение (94) ]

(нагнетающей) камеры, в соответ­ ствии с чем величина мгновенной подачи будет уменьшена.

В некоторых конструкциях насосов полости прорезей ротора под пластинами последовательно соединяются с помощью под­ ковообразных каналов с и d с нагнетательным b и всасывающим а окнами (рис. 97), благодаря чему пластины создают дополнитель­ ную подачу, действуя в этом случае как прямоугольные поршни и тем самым восполняют расход на компенсацию объема утапли­ ваемых пластин. Очевидно, подача такого насоса

QT = 2nDben.

Регулирование производительности QT и изменение напра­ вления подачи осуществляются соответствующим изменением ве­ личины и знака эксцентриситета е (рис. 98). В положении I на­ сос установлен на максимальный эксцентриситет +е, что соот­ ветствует максимальному расходу +Q Tmax; в положении II зна­ чения е = 0 и ( ) т = 0 и в положении II I имеет место максималь­ ный эксцентриситет обратного знака (—етах) и соответственно — максимальная подача противоположного направления (—Qraax). Эксцентриситет изменяется обычно с помощью винтового меха­ низма (рис. 99) или иных механических и гидравлических уст­ ройств (см. стр. 381).

279